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变压器/变电设备 |
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变压器空载合闸过程中的和应涌流 |
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作者：王丰军 汪强 |
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前言
当发电厂或变电所内母线上连接两台或两台以上的变压器时，如果一台变压器进行空载合闸，在变压器绕组中将出现励磁涌流，与此同时，在与其并联运行的其它中性点接地变压器绕组中也将出现浪涌电流，称作和应涌流。和应涌流与励磁涌流密切相关，交替产生。当变压器的励磁涌流处于峰值附近时，母线电压的瞬时值较低，此时不会产生和应涌流；当变压器的励磁涌流处于间断期间，励磁涌流为零；母线电压恢复到额定电压附近，变压器在励磁涌流的直流分量和高电压共同作用下将产生和应涌流。和应涌流的性质不仅取决于变压器是否空载，还与变压器中性点是否接地有关。中性点不接地时，将只产生励磁涌流，不产生和应涌流，如图1所示。本文仅以双母线连接方式为例，说明和应涌流的相关问题。
1 和应涌流的特点
变压器空载合闸产生励磁涌流时含有很大的直流分量和大量的非周期分量，该直流分量流经其并联的。
图1 变压器运行连接示意图
(假设变压器A运行于I母线，启动变压器C运行于H母线．变压器A、C中性点接地运行，变压器B停运)
中性点接地变压器的励磁电抗，使变压器铁心趋向饱和，从而产生相应的和应涌流。其特点为：
(1) 相对于励磁涌流而言，和应涌流为负(反)向的，即当变压器空载合闸而铁心为正向饱和时，并联运行变压器的铁心趋向反向饱和．如图1所示-变压器B空载合闸时，变压器B中的励磁涌流方向、变压器A和变压器C励磁电抗中和应涌流的方向如图示箭头所指方向。
(2) 变压器由初始的不饱和状态逐渐过渡到饱和状态，和应涌流将由小到大逐步增长，和应涌流的大小与励磁涌流的大小有关。
2 和应涌流存在的问题
相对于和应涌流的上述特点，存在如下相应的问题：
(1) 由于和应涌流方向相对于励磁涌流方向反向。当系统中某台变压器空载合闸时，零序电流通过两变压器中性点、大地进入运行变压器，可能引起运行变压器零序过流保护误动跳闸，如图1虚线所示。变压器B空载合闸时，零序电流通过接地中性点回路流入变压器A和C，可能造成变压器A或C零序保护误动。
(2) 由于大容量变压器空载合闸的暂态过程持续时间长，和应涌流增长也较缓慢．运行变压器的差动保护有可能在变压器空载合闸一段时间后，由于和应涌流误动跳闸。
3 对和应涌流存在的问题应采取的措施
大型新建发电厂的一期工程多为两台机组，包括两台主变压器和一台启动变压器，其变电所内母线变压器的连接方式，不管是双母线(或带旁路)接线方式还是3／2接线方式，为保证每条母线上只有一台变压器的中性点接地运行，只将其中两台变压器的中性点接地运行：如果其中一台中性点接地变压器停运检 修，应将另一台变压器中性点投入接地并投到该母线上。针对上述变压器运行方式及和应涌流存在的问题，应采取相应的防范措施。
3.1 存在的问题与防范
1) 运行中发生过当系统中某台变压器空载合闸时，正在运行的变压器零序过流保护误动跳闸事故。针对此事故的防范措施是：口正确计算各种系统运行方式下其它变压器空载合闸时在本变压器中性点流过的最大零序电流值，正确整定变压器零序电流保护的各段定值，防止零序保护误动；口应尽量使设备在正常接线运行方式下运行，设法减少或避免在特殊运行方式-下运行，以防止零序保护定值可能不满足特殊运行方式的要求而造成零序保护误动作。
2) 针对和应涌流的产生原理，防止和应涌流的产生、防范措施是：口空载合闸前，将合闸变压器中性点不接地。使其合闸时只产生励磁涌流而不产生和应涌流。需要注意的是，如果将合闸变压器中性点不接地，应考虑变压器空载合闸时的过电压问题，采取措施防止冲击过电压损坏变压器铁心或绝缘、口空载合闸前，将合闸变压器中性点接地，联系调度短时停运运行变压器中性点，如图1所示。可短时停运变压器A中性点，但应考虑此种情况下合闸时局部系统可能失去接地中性点引起的过电压而损坏变压器。
3) 现有大型变压器多采用比率制动特性原理的差动保护，差动保护的最小动作电流一般整定为0.1~0.5倍变压器二次额定电流，最小制动电流一般整定为0.8-1.0倍变压器二次额定电流．定值整定的较小，空载合闸时和应涌流有可能超过变压器差动保护动作值，引起差动保护误动作，为此，应根据变压器差动保护的不同形式，在保证差动保护灵敏度的前提下适当整定变压器差动保护最小动作值，并抬高差动保护定值门槛，防止差动保护误动：我国大坝电厂、井冈山电厂就发生过因和应涌流导致差动保护误动作跳机事故。究其原因，主要是因为当时机组厂用电系统处于非正常运行方式，差动保护动作值整定的相对较小，变压器空载合闸时差动保护因和应涌流而误动。井冈山电厂变压器差动保护动作值为1.330A，最小制动电流3.716A(整定值为最小动作电流为1.295A，最小制动电流3.676A)，从差动保护动作值分析，只要适当抬高差动保护定值，就有可能避免这类事故。
3.2 应采取的相应措施
鹤岗发电有限责任公司一期工程共两台机组，包括两台主变压器和一台启动变压器，变电所采用双母线带旁路接线方式，每条母线上只有一台变压器的中性点接地运行；为防止上述和应涌流存在的问题，建议公司采取相应的防范措施：
1) 电气系统运行方式应尽量在正常运行方式下运行，在特殊运行方式下运行时应做好安全防范措施。
2) 公司运行部应在运行规程中明确规定在变压器空载合闸前，联系调度，按照调度要求，投入合闸变压器中性点，停运待并母线上变压器的中性点；或者将合闸变压器中性点不接地，采取措施防止变压器冲击过电压损坏变压器铁心或绝缘。
3) 公司两台主变压器和一台启动变压器差动保护均采用比率制动特性的差动保护，差动保护的最小动作电流整定为0.5倍二次额定电流，最小制动电流整定为1.0倍二次额定电流，电流整定值相对较小，为避免差动保护误动，应重新校核差动保护定值。
4 结束语
针对和应涌流的原理、特性，我们应对其有足够的认识，工作时做好安全防范措施。防止由于和应涌流误动跳闸的事故发生，保证设备的安全稳定运行。(end)
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(9/18/2005) |
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